太空旅行的未来在哪里?

使用化学火箭离开我们的星球并探索太空,在过去的60年里,我们已经发现或改进了更新、更有效的技术。
太空旅行的未来在哪里?
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化学火箭可能是一个死胡同,因为它们效率极低。仅仅为了让航天飞机进入地球轨道(达到17,500英里每小时),火箭就需要携带15倍于其重量的燃料——这在其他化学火箭系统中被认为是非常高效的。为了逃离地球的引力,探索我们的太阳系(达到每小时25000英里),你需要大量的燃料。有时候,太空机构可以利用行星的引力来缓解一些问题。他们利用行星的引力将探测器发射到目的地,从而大大加快了速度。
太空旅行的未来在哪里?】这个解决方案的问题之一是可用性。要很好地利用行星的引力,行星必须在特定的时间,特定的地点。这就留下了一个小窗口,需要发射探测器。其中一些窗户非常罕见。探索太阳系外行星的旅行者号太空探测器利用了每176年才会出现一次的行星排列。此外还有成本。将航天飞机送入轨道的平均成本是每次任务4.5亿美元。仅仅是进入近地轨道就要付出巨大的代价,这也是航天飞机项目被废弃的一个重要原因。如果我们想离开地球轨道,用这样一种效率低下的技术(没有引力的帮助)探索我们的太阳系,问题就会变得严重复杂。因为太空中没有燃料站,宇宙飞船必须携带所有的燃料,这些燃料不仅昂贵,而且很重。
如果我们想要离开太阳系,在合理的时间范围内(比如900年)使用标准的化学火箭飞到离我们最近的恒星,将需要10137公斤的燃料——这比我们星球上现有的燃料还要多。因此,我们需要寻求一种更好、更有效的推进方法。太阳帆正如其名;他们靠太阳风航行。太空中没有真正的风,因为太空是真空的,但宇宙飞船可以利用类似的东西来推动自己。一艘装备有超薄镜子做成的巨型帆的飞船,可以利用太阳光和从太阳喷射出的高速气体的结合,达到令人难以置信的速度。
光和气体的压力非常小,但由于在真空中没有摩擦,它允许小的压力随着时间积累。如果有足够的时间,这种压力可以推动飞船达到光速的相当一部分。如果从月球或其他没有大气层的卫星上发射极其强大的激光或脉泽,就可以缩短达到最高速度的时间。然而,太阳帆也有它的缺点。一旦离太阳足够远(以及我们设置的任何激光助推站),飞船将不再加速,而是依靠自身的惯性到达目的地。然后,飞船必须将帆朝向目标恒星,使其减速。
如果我们想用现有的最好技术到达离我们最近的恒星,核推进是我们最好的选择。它速度快,经过验证,而且相对便宜。一艘装有核脉冲推进装置的船,理论上可以达到12%的光速。速度如此之快,你可以绕地球一周,然后在不到2秒的时间里回到你的起点。或者你可以在13秒内到达月球——相比之下,阿波罗11号花了4天时间才到达月球。

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